Vill du veta mer om genetik och epigenetik?

Genetik, DNA och spontana mutationer

Det befruktade ägget ärver sitt DNA oförändrat via föräldrarnas könskromosomer. Samma DNA-sekvens återfinns sedan i alla celler i det nyfödda barnet. Under vår livstid kan spontana mutationer ske i cellerna. Spontana mutationer uppkommer som en följd av till synes slumpmässiga felaktigheter vid nybildning av DNA i samband med celldelningen. Vid celldelningen förs alltså mutationerna vidare till dotterceller, men endast mutationer som uppstår i könscellernas DNA förs vidare i arv till nästa generation. Mutationerna kan vara små, och ibland obetydliga, eller bestå av större förändringar som påverkar större delar av kromosomerna.

Epigenetiska förändringar

Epigenetik är ett forskningsfält som tagit fart under de senaste 10-15 åren. Begreppet epigenetik myntades redan 1942 av engelsmannen Conrad Waddington och betyder bokstavligen ”ovanpå genetiken”. Med epigenetik menar vi idag förändringar i genuttryck som inte orsakas av förändringar i själva DNA-sekvensen. Även om DNA-sekvensen, genuppsättningen, är den samma i alla celler så är det bara vissa gener som uttrycks – det vill säga det är bara information från vissa gener som kopieras (transkriberas) och används för att bygga proteinstrukturer eller reglera processer. Genuttrycket variera mellan olika celltyper och när dessa epigenetiska förändringar ärvs från cell till dottercell vid celldelningen i livets början, byggs olika vävnader och organ i kroppen upp. Epigenetiska förändringar sker även under människans hela livstid som ett resultat av det normala åldrandet, vår livsstil och miljöpåverka

Genuttryck

Genuttryck är den process på flera olika steg genom vilken informationen i en gens DNA-sekvens överförs till cellens strukturer och funktioner. Genuttryck har i allmänhet proteiner som slutprodukt, men det finns även icke-kodande gener vars slutprodukter är själva RNA-molekylen (rRNA,tRNA).

DNA-metylering

Epigenetiska förändringar sker främst genom kemisk modifiering av DNA (DNA-metylering) och histoner, de proteiner kring vilka den spiralformade DNA-strängen lindar upp sig.

DNA-metylering är en kemisk process som styr genernas funktion. Den kemiska processen kan påverkas av olika miljöfaktorer såsom, kost, motion, stress etcetera som gör att genen beter sig på olika sätt och uttrycks i större eller mindre grad.

Framför varje gen finns en DNA-sekvens som kallas promotor. Vid promotorn binder transkriptionsfaktorer in och drar igång genuttrycket av gener. Transkriptionsfaktorer är en grupp proteiner som behövs för att en gen ska börja kopieras till RNA, alltså för att transkriptionen ska starta. Graden av metylering i promotorn kan påverka promotorns effektivitet. Vissa transkriptionsfaktorer binder inte när DNA:t är metylerat emedan andra bara när DNA:t är metylerat. På så sätt kan promotorns aktivitet regleras olika i skilda celler.

Den proteinstruktur som omger DNA:t, kromatinet, består till stor del av histonproteiner och kan vara öppen eller sluten och därmed tillåta eller förhindra att faktorer binder till DNA. Epigenetiska modifieringar av histonproteinerna, som acetylering eller metylering, påverkar hur tätt DNA:t packas runt histonerna och därmed hur tillgänglig DNA sekvensen – generna – blir.

Videon har producerats av The Genetic Science Learning Center vid Utah universitet, USA

Epigenetikens dynamik är komplicerad

Dynamiken i epigenetiken är komplicerad och långt ifrån utredd. Det är inte bara gener som kodar för proteiner som metyleras utan även delar av DNA som kodar för reglerande funktioner (RNA-molekyler) vilka kan ha större effekt än generna. Utöver DNA-metylering finns även andra epigenetiska mekanismer exempelvis modifiering av histonproteiner.

Eftersom epigenetiska – till skillnad från genetiska – förändringar i princip är reversibla, är utgångspunkten för sökandet efter mediciner att epigenetiskt inaktiverade gener ska kunna reaktiveras (och vice versa) om man bara tillför rätt sorts molekyl. Kanske behövs inte ens mediciner, kanske räcker det i vissa fall att vi ändrar vår livsstil, exempelvis motionera mer, för att återställa ett ”felaktigt” epigenetiska mönster!

Text: Pia Romare

Publicerad: 2014